Uusi ohjelma mallintaa nopeasti, miten virusta kantavat aerosolit liikkuvat sisäilmassa

Uudella ohjelmalla tehty simulaatio näyttää, miten ilmanvaihto vaikuttaa aerosolipilven hälvenemiseen ja miten aerosolit leviävät linja-autossa. Simulaatiot ja visualisointi Ville Vuorinen ja Heikki Kahila, Aalto-yliopisto

Aerosolit ovat hengitysteistä lähteviä pieniä hiukkasia, jotka voivat kantaa mukanaan taudinaiheuttajia, kuten koronaviruksia.

Aalto-yliopiston apulaisprofessori Ville Vuorinen kehittää parhaillaan tutkimusryhmänsä kanssa ohjelmaa, jolla voidaan aiempaa nopeammin mallintaa aerosolien liikkumista. Hanke sai keväällä Suomen Akatemian erityisrahoituksen COVID-19-haussa. Monitieteellisessä tutkimuksessa ovat mukana myös Aalto-yliopiston professori Mikko Alavan tutkimusryhmä sekä joukko Helsingin yliopiston ja Ilmatieteen laitoksen tutkijoita.

”Aerosolien merkityksestä koronaviruksen leviämisessä on yhä vahvempaa tutkimusnäyttöä. Normaalisti aerosolimallinnuksiin menee useita päiviä, ja työ vaatii supertietokoneen laskentatehon. Meidän ohjelmamme hyödyntää pelimaailmasta tuttuja näytönohjaimia eli grafiikkaa näytölle piirtäviä kortteja. Niiden ansiosta mallinnus voidaan tehdä tavallisella tehokkaalla pöytäkoneella jopa yhdessä tunnissa”, Vuorinen sanoo.

Suljettu sisätila on riski

Ohjelman avulla voidaan mallintaa esimerkiksi ihmismäärän ja ihmisten sijoittumisen, tilaratkaisujen sekä ilmanvaihdon vaikutusta aerosolipilvien muodostumiseen, leviämiseen ja hälvenemiseen. Ohjelman valmistuttua Vuorinen aikoo antaa koodin kaikkien halukkaiden käyttöön.

”Hanke kestää puolitoista vuotta, ja sen aikana mallinnamme itse erilaisia julkisia tiloja elokuvateattereista urheilutapahtumiin, joukkoliikennevälineisiin ja kouluihin. Tavoitteena on, että projektin päätyttyä meillä on tehokas ja muokattava työkalu, joka palvelee tutkijoita ja muita ammattilaisia. Toivomme, että ohjelmamme voisi osaltaan mahdollistaa yhteiskunnan turvallisemman toiminnan myös pandemian aikana.”

Vuorinen keskittyy ryhmänsä kanssa sisätilojen mallintamiseen, koska riski aerosolitartuntaan on niissä merkittävästi ulkotiloja suurempi. Aerosolipitoisuudet kasvavat erityisesti suljetuissa tiloissa, joissa on paljon ihmisiä ja joissa puhutaan kovaa, huudetaan tai lauletaan. Altistusriskiä voi pienentää oleskelemalla tällaisissa tiloissa mahdollisimman lyhyen ajan, pitämällä etäisyyttä ja käyttämällä oikeanlaista maskia.

Viime keväänä Aalto-yliopiston, Ilmatieteen laitoksen, VTT:n ja Helsingin yliopiston tutkijat selvittivät monialaisessa hankkeessa muun muassa sitä, miten yskiessä tai puhuessa syntyvät eri kokoiset pisarat käyttäytyvät ilmassa.  Aiemmin on kuviteltu, että vain hyvin pienet, alle 5 mikrometrin kokoiset pisarat voivat jäädä leijumaan aerosolihiukkasina ilmaan.

”Tutkimus on kuitenkin osoittanut, että myös suuremmat, jopa 50–100 mikrometrin kokoiset pisarat voivat kuivua ilmavirtauksia seuraaviksi aerosoleiksi. Suurin osa ihmisen hengittämistä pisaroista jää siis ilmaan. Tiedolla on suuri merkitys julkisten tilojen tuuletuksen, ilmanvaihdon ja maskisuosituksien kannalta”, Ville Vuorinen sanoo.

Kevään tutkimusartikkeli Modelling aerosol transport and virus exposure with numerical simulations in relation to SARS-CoV-2 transmission by inhalation indoors(sciencedirect.com)